基于径向函数的通信智能抗干扰系统设计

艾散·帕合提，吾斯曼·玉山

（新疆工程学院信息工程学院，新疆乌鲁木齐 830023）

随着信息技术的快速发展，越来越多的智能通信设备涌入我们的生活。移动电话、无线电脑、宽带等先进的智能通信设备成为人们日常生活的重要部分，与此同时，人们对智能通信设备的要求在不断提高，这些智能通信设备需要可靠性高、速度快，对外界环境的抗干扰能力强。智能通信设备更强的抗干扰能力能更好地确保人们的通话质量，因此，如何提高智能通信设备的抗干扰能力，是近几年来科学家们研究的热门话题之一。评估智能通信设备的抗干扰能力需要很多指标，落实到具体的评估工作时，要综合考虑各方面因素对通信的影响，不能用好与不好来简单地评估通信设备的抗干扰能力，对智能通信设备抗干扰能力的评估要细致、全面地分析，以此来保证通信智能抗干扰系统的实用性[1]。

为了达到智能通信抗干扰的需求，在具体的实现当中需要应用调频、自适应跳频等抗干扰技术，根据干扰环境的不同来选择最佳的抗干扰方案[2]。综上所述，基于径向函数设计一种新的通信智能抗干扰系统，与传统的抗干扰系统相比，该系统模仿了人的思维方式，能够使通信系统的抗干扰能力和准确性更强，应用更广泛。

1 系统硬件设计

基于径向函数的通信智能抗干扰系统硬件结构如图1 所示。

图1 系统硬件结构

1.1 处理器设计

基于径向函数的通信智能抗干扰系统的最重要部件是处理器，智能通信抗干扰设备的通信信号与中心处理设备有一定的距离，很难将通信信号发送出去，所以需要对基于径向函数的通信智能抗干扰系统的处理器作进一步的调整，对其信号进行放大，作转换处理，得到转换后的处理结果[3]。智能通信抗干扰系统的信号通常将电压信号作为频率信号，该文选用的智能通信抗干扰系统的处理器内部中心件的变换信号采用YUT 信号，它是一种具有高性能的数字信号，电路上的电流需要控制在50 mA 以上，以便能够循环运行[4]。处理器结构如图2 所示。

图2 处理器结构

根据图2 可知，处理器的外部结构分上下两部分，上部的结构负责联系通信智能抗干扰设备，下部结构负责联系中心缓冲器，时钟设备的工作时序为I/O 时序，为了提高通信智能抗干扰系统的抗干扰能力，处理器的内部需要设置时钟来记录运行当中的时钟信号，运行过程中的时间要精确到秒，时钟的核心芯片选用PA576 芯片，连接4 个并联接口使时钟的工作状态达到最佳。处理器的内部结构是保护二极管、时钟设备、电流、电压、PA576芯片和YUT信号[5]。时钟设备如图3 所示。

图3 时钟设备

该文选用的处理器在抗干扰方面能力较强，在通信智能抗干扰系统运转时，处理器的各个硬件设备处于工作状态，硬件设备和软件充分配合使系统的传输信号能正常发送，以免出现错误。

1.2 显示器设计

通信智能抗干扰系统的显示器选用RT-375，其芯片采用目前最先进的NMI645 芯片，不管通信设备的外界环境有多糟糕，这种芯片都可以将系统的抗干扰信号清晰地显示出来。NMI645 芯片示意图如图4 所示。

图4 NMI645芯片示意图

显示器的电压控制在10 kV，电流为5 mA，具有10 个驱动器和20 个接收器，以此来保证显示器能高效、稳定运行，显示器内部电平采用单向电平，防止通信智能抗干扰系统中的交流信号出现重叠。显示器的供电电压必须大于5 V，以防影响通信智能抗干扰系统的抗干扰能力，显示器的内部电平在正常工作时转动速度要小于650 kbps。

1.3 扩频器设计

扩频在传统模式下是较为成熟的通信抗干扰技术，其应用了CDMA 扩频方法，在运行中需要较少的整数乘法次数，以整数或负整数的扩频码对数据进行扩频，选用的通信智能抗干扰系统的扩频器为YUI768扩频器，其符号速率为259 kbps，码元速率为350 kbps，同阶码扩频因子为该阶码的数量，低阶码和其子码在运行时不能同时使用。扩频器结构如图5所示。

图5 扩频器结构

扩频器的码字速率选择384 kbps，扩频因子小于1，扩频器的子码要用于控制信道，控制信道包括上行物理信道和下行物理信道，下行物理信道采用qpsk的调制方式，在运行过程中进行串并变换控制变量同时输入。上行物理信道采用bpsk 调制方式，其比特传输速率要大于235 kbps，上行扩频因子是下行的3 倍，上行扩频系数选用10和1，这样可显示通信智能抗干扰系统的抗干扰系数，可固定扩频系数。扩频器电路如图6 所示。

图6 扩频器电路

通信智能抗干扰系统的终端显示码信息，通过扩频码可判断其他终端码、峰值速率随着抗同频干扰的能力增强而增加，下行物理信道可由动态分配的时隙来进行，而上行物理信道不存在这样的约束，可不用判断码的问题。

2 系统软件设计

基于径向函数的通信智能抗干扰系统的软件设计[6]主要采用径向函数的工作原理[7]。径向函数是一个取值依赖离原点距离的实值函数，这可以被解释成一个简单的网络，在通信智能抗干扰系统中，需要感知频谱[8]、信道干扰评估[9]、通信智能设备连接等。与传统的抗干扰技术相比，采用径向函数的抗干扰系统，其基本结构是在系统的接收端获得动态频谱感知能力，将预先设置值作为子载波频率，这种抗干扰技术是无线电技术与显示技术的整合，中间信号的传输速率介于比特速率与频谱速率之间，在频域构造中含有抗干扰的信号波形[10]，再与扩频器相结合，可将通信智能抗干扰系统的通信信号扩展到整个频谱段[11]。径向函数的信号波形如图7 所示。

图7 径向函数的信号波形

通过显示器的扫描显示，通信智能设备的频谱值与原有值进行对比可得出新的频谱值。通信信号频率可作为软件分析中的初值，采用径向函数的分类策略选取可用频谱[12]。设置有效辐射功率为376 W，通信速度为100 kbps，在通信设备受到不明干扰时，通信信号的幅度值可忽略不计。

基于径向函数的通信智能抗干扰系统的工作流程可分为以下几步：

首先，显示通信数据，对通信智能抗干扰系统的数据进行初始化操作并记录，记录的数据保存在云端数据库中。通过处理器采集通信信号传输过程中的各个数据[13]，除数据外的通信信息可由采集节点传输给系统接收端，利用采集的节点控制整个干扰数据[14]，通信智能设备的显示器通过采集节点的传输显示通信设备发送的抗干扰数据[15]。

图8 工作流程

然后，整理干扰通信设备正常运行的因素，使用无线网络处理通信设备的抗干扰性能。通过采样的各个信息，处理采样的抗干扰数据，分析通信智能抗干扰设备的抗干扰能力。如果显示器显示的抗干扰信号数据在正常范围内，则说明此通信智能抗干扰系统的抗干扰能力很好，干扰报警系统不会正常运行；如果通信智能抗干扰系统的显示器显示的数据超出范围，则说明抗干扰能力受到了影响[16-19]，报警器会启动报警。

最后，将通信系统得到的由无线网络传递的干扰信息通过A/D 转换器转换，处理器处理得到结果，如果干扰的元素值正常波动，则表示抗干扰系统正常工作，显示器的颜色为绿色；如果干扰的元素值异常波动，则表示抗干扰系统抗干扰能力下降，显示器的颜色为红色。

3 实验研究

为了研究该文提出的基于径向函数的通信智能抗干扰系统的有效性，与传统的基于数据挖据的通信智能抗干扰系统和基于物联网的通信智能抗干扰系统进行实验对比。稳定性实验结果如图9 所示。

根据图9 可知，所设计的基于径向函数的通信智能抗干扰系统稳定性高于传统系统。这是因为设计系统通过频谱感知减少干扰波形的变化，在某些干扰情况下，通过径向函数原理也可改善通信质量，使系统的抗干扰能力得以正常发挥。根据系统波形的复杂度对干扰的影响因子进行分类，从而选择最佳的抗干扰通信波形或者针对不同因素的干扰进行相应的抵消。显示器的时钟显示不需花费大量时间，该系统在短时间能使抗干扰能力增强，具有很强的实时性，确保了通信数据的准确性，使通话更快速、稳定。

图9 稳定性实验结果

4 结束语

智能通信设备在人们的日常生活中扮演着重要角色，人们对通信设备的要求不断提升，智能通信设备是目前最重要的通信设备之一，设计新的抗干扰技术与方案成为如今的热点，抗干扰能力影响着通信设备的正常运行，该文基于径向函数设计的通信智能抗干扰系统具有极强的抗干扰能力，能够很好地确保通信过程的稳定性。